MONOCHROMATISME

Caractère d'une vibration représentée par une fonction sin 2πνt, cos 2πνt ou exp 2 iπνt du temps t, où ν est la fréquence. En physique des vibrations, la vibration monochromatique joue le rôle d'une vibration élémentaire, puisque tout phénomène, périodique ou apériodique, peut être analysé en composantes monochromatiques ou synthétisé à partir d'elles (série de Fourier, intégrale de Fourier). L'ensemble des fréquences des composantes constitue le « spectre » du phénomène considéré.

On peut réaliser une vibration monochromatique en isolant une portion étroite du spectre d'une vibration non monochromatique à l'aide d'un « monochromateur ». Le monochromatisme rigoureux est toutefois impossible à réaliser, car toute vibration a une durée finie Dt et ne peut être représentée par une fonction sinusoïdale simple que pendant Δt. D'après la relation d'incertitude temps-fréquence, Δt . Δν ≈ 1, où Δν est la largeur de la raie (intervalle de fréquences occupé par le spectre ; Δt finie implique Δν ≠ 0 et exclut le parfait monochromatisme. En optique, la largeur non nulle Δν est due à plusieurs causes : l'élargissement « naturel » Δν₁ ≈ 1/Δt₁ (la durée de vie τ d'un état stationnaire atomique étant finie, la radiation émise dans une transition entre deux états stationnaires dure seulement un temps Δt₁ ≈ τ, avec en général τ ~ 10^—8 s), l'élargissement « par collision » Δν₂ = 1/Δt₂ (les collisions entre atomes interrompent le processus d'émission après un temps Δt₂, en général plus petit que Δν₁), l'élargissement Doppler-Fizeau Δν₃, etc. D'ordinaire, Δν₂ et Δν₃ dominent, et pour un monochromatisme optimal, il convient d'employer des pressions basses (Δν₂ ≤ 1) et des températures basses (Δν₃ ≤ ν).

— Viorel SERGIESCO